KR101764765B1 - 베플 플레이트, 이를 포함하는 탱크 및 선박 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 베플 플레이트, 이를 포함하는 탱크 및 선박에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트는 상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 유체의 흐름을 억제 또는 감속하는 베플 플레이트 본체; 및 상기 베플 플레이트 본체와 결합되는 결합부, 상기 탱크의 내벽에 지지되는 지지부 및 상기 결합부와 상기 지지부 사이에 상기 결합부의 탄성 변위를 허용하기 위한 탄성부를 갖는 브라켓을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 탱크 내부 유체의 슬로싱 저감을 위한 베플 플레이트에 관한 것으로, 충격 완화 기능을 갖는 베플 플레이트, 이를 포함하는 탱크 및 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 운반된다. LNG는 천연가스를 상압에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG 운반선은, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, LNG의 극저온에 견딜 수 있도록 설계된 LNG 저장탱크를 포함하고 있다. LNG 운반선 외에, 해상에서 LNG를 재기화하여 천연가스를 육상터미널로 공급할 수 있도록 하기 위해, LNG 운반선에 LNG 재기화 시스템을 설치한 LNG 재기화 선박(LNG RV; LNG Regasification Vessel), 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 또는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 등에도 LNG 저장탱크를 구비하고 있다.
그런데, 해상에서 운용되는 LNG 운반선 및 LNG 재기화선 또는 한 곳에 정박되어 운용되는 부유식 LNG 저장 및 기화 설비(FSRU), LNG FPSO 등과 같은 해상구조물은 해상 상태 즉, 파도나 해풍에 의해 전체 구조물이 동요를 받게 되며, 이러한 구조물 자체의 동요에 의해서 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG가 함께 유동하게 된다.
이때, 유동하는 LNG는 LNG 저장탱크의 내부에 충격을 가하게 되는데, 이러한 현상을 슬로싱(Sloshing Impact)이라고 한다. 이러한 슬로싱은 탱크 벽면에 국소적인 충격 하중을 가하여 구조물에 손상을 입히며, 슬로싱에 의해 발생한 탱크 벽면의 작은 구조적 손상이 극저온 상태에 노출되면 취성파괴로 이어져 대형사고의 가능성을 높이게 된다.
또한, 이러한 슬로싱에 의해 LNG 저장탱크의 내부가 손상되는 것은 LNG 저장탱크의 크기가 커질수록 증가하는 경향이 있어, 이러한 LNG 저장탱크의 크기를 대형으로 결정하는 데 많은 제약으로 작용한다. 특히, 특정해역에서 장기간 정박하여 운용되는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비의 경우 또는 해상환경이 나쁜 지역을 운항하는 LNG 운반선의 경우에는 이러한 슬로싱으로 인한 제약이 매우 중요한 설계인자가 되고 있다. 따라서, LNG를 저장하고 운용하는 LNG 운반선 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비의 대형 LNG 저장탱크에서 LNG에 의한 슬로싱 감소 기능을 갖는 구조에 대한 필요성이 요구된다.
LNG 저장탱크 내부의 LNG는 대략 20 ~ 50% 정도 부분적으로 적재되어 있을 때 슬로싱에 의한 하중이 가장 크게 작용하기 때문에, LNG 수송선의 경우에는 이러한 부분 적재 상태를 피할 수 있도록 인위적으로 LNG를 저장탱크 내에 가득 채우거나 완전히 비운 상태에서 운항하도록 하고 있다. 또한, 부유식 해상 구조물에 설치된 LNG 저장탱크의 경우에는, LNG 수송선의 LNG 저장탱크와는 달리, 저장되는 LNG의 양을 임의로 조절할 수 없으므로, 상술한 바와 같이 슬로싱에 의한 하중이 가장 크게 작용하는 부분적재 상태를 피할 수 없게 된다.
이러한 슬로싱 현상을 억제하기 위해, LNG 저장탱크의 내부에 격벽을 설치할수 있다. 그런데, 이럴 경우 LNG 저장탱크의 내부 공간이 별개의 공간으로 분할되므로, LNG 저장탱크의 내부에 적재된 LNG를 외부로 배출시키기 위한 펌프 및 배관과, 이들 펌프 및 배관의 설치 상태를 유지하고 보강하기 위한 펌프타워 등의 설비가 각각의 공간에 별도로 설치되어야 하는 문제가 있다. 또한, LNG 저장탱크의 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 LNG 저장탱크의 운영 및 관리도 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유체의 움직임 또는 탱크의 흔들림에 의한 베플 플레이트 자체 및 탱크의 파손 방지를 위한 베플 플레이트, 이를 포함하는 탱크 및 선박을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트는 상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 유체의 흐름을 억제 또는 감속하는 베플 플레이트 본체; 및 상기 베플 플레이트 본체와 결합되는 결합부, 상기 탱크의 내벽에 지지되는 지지부 및 상기 결합부와 상기 지지부 사이에 상기 결합부의 탄성 변위를 허용하기 위한 탄성부를 갖는 브라켓을 포함할 수 있다.
상기 브라켓은 복수개가 서로 대향하여 상기 베플 플레이트 본체의 일측 경계 부분 및 타측 경계 부분에 각각 결합될 수 있다. 상기 브라켓의 재질은 탄성 계수가 상대적으로 높은 스테인리스강 및 탄소강 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 브라켓은 상기 결합부, 상기 지지부 및 상기 탄성부가 일체화된 것일 수 있다.
상기 탄성부는 적어도 1회 이상의 절곡 부분을 가질 수 있다. 상기 절곡 부분은 'U'자형의 절곡 형상을 가질 수 있다. 상기 'U'자형 절곡 부분의 꼭지점 방향은 상기 탱크의 길이 방향 및 폭 방향 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
상기 탄성부는 상기 절곡 부분에 탄성 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재는 실리콘 고무(silicone rubber), 우레탄 고무(urethane rubber), 아크릴 고무(acrylic rubber), 플루오로 고무(fluororubber), 스티렌부타디엔고무(styrene butadien rubber:SBR), 폴리클로로프렌 고무(polychloroprene rubber:CR), 니트릴 고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR), 부틸 고무(isoprene-isobutylene rubber:IIR), 부타디엔 고무(butadiene rubber:BR), 이소프렌 고무(isoprene rubber:IR), 에틸렌프로필렌 고무(ethylene propylene rubber:EPR) 및 다황화물계 고무(polysulfide rubber) 중 어느 하나의 고무 부재를 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재는 스프링 부재를 포함할 수 있다.
상기 탄성부의 굵기는 상기 결합부 및 상기 지지부보다 상대적으로 굵은 굵기를 가질 수 있다.
상기 결합부 및 상기 지지부 중 적어도 하나 이상은 나사 체결에 의해 상기 베플 플레이트 본체 또는 상기 탱크의 내벽에 결합 또는 지지될 수 있다.
상기 결합부 및 상기 지지부 중 적어도 하나 이상은 용접 체결에 의해 상기 베플 플레이트 본체 또는 상기 탱크의 내벽에 결합 또는 지지될 수 있다.
상기 결합부 및 상기 지지부는 나사 체결 및 용접 체결의 상호 혼용에 의해 상기 베플 플레이트 본체 및 상기 탱크의 내벽에 결합 또는 지지될 수 있다.
상기 베플 플레이트 본체는 상기 유체가 상기 베플 플레이트 본체를 관통하여 이동할 수 있도록 천공된 적어도 하나 이상의 홀을 포함할 수 있다. 상기 베플 플레이트 본체는 상기 탱크의 폭 방향 단면의 전체 또는 일부를 가리는 형상을 가질 수 있다. 상기 베플 플레이트 본체는 상기 유체의 흐름에 따른 형상의 변형을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 프레임을 포함할 수 있다.
상기 베플 플레이트 본체는 상기 탱크 내에 복수개가 설치되어 있고, 상기 복수개의 베플 플레이트 본체들에 대응하여 각각의 브라켓들이 결합될 수 있다.
상기 탱크의 상기 내벽 내에 상기 탱크를 보강하기 위한 보강 링이 제공되고, 상기 지지부는 상기 보강 링에 고정되어 상기 탱크의 내벽에 지지될 수 있다.
상기 베플 플레이트는 단일 쉘(shell) 및 이중 쉘 중 어느 하나의 탱크에 설치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 탱크는 상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 유체의 흐름을 억제 또는 감속하는 베플 플레이트 본체; 및 상기 베플 플레이트 본체와 결합되는 결합부, 상기 탱크의 내벽에 지지되는 지지부 및 상기 결합부와 상기 지지부 사이에 상기 결합부의 탄성 변위를 허용하기 위한 탄성부를 갖는 브라켓을 포함하는 베플 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박은 상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 유체의 흐름을 억제 또는 감속하는 베플 플레이트 본체; 및 상기 베플 플레이트 본체와 결합되는 결합부, 상기 탱크의 내벽에 지지되는 지지부 및 상기 결합부와 상기 지지부 사이에 상기 결합부의 탄성 변위를 허용하기 위한 탄성부를 갖는 브라켓을 포함하는 베플 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 베플 플레이트를 탱크 내부에 고정할 때 탄성력을 갖는 부재를 사용하여 베플 플레이트 본체에 가해지는 충격을 흡수하도록 함으로써, 베플 플레이트 및 탱크의 균열 또는 파손을 방지할 수 있다.
또한, 탱크의 내벽에 베플 플레이트를 설치하여 액체 상태인 LNG의 유동을 제한하도록 함으로써, 선박의 흔들림으로 인한 LNG의 유동으로 인해 발생하는 베플 플레이트, 탱크 또는 선박 자체의 균열 및 파손을 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트가 설치된 탱크의 정면도 및 측면도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트의 브라켓 확대 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 체결 방식을 예시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 절곡 부분에 탄성 부재로서 고무 부재가 충전된 상태를 예시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 절곡 부분에 탄성 부재로서 스프링 부재가 포함된 상태를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성부가 강화된 브라켓을 예시한다.
도 6은 보강 링이 설치된 탱크에 대한 길이 방향의 절개된 단면 사시도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트의 브라켓 확대 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 체결 방식을 예시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 절곡 부분에 탄성 부재로서 고무 부재가 충전된 상태를 예시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 절곡 부분에 탄성 부재로서 스프링 부재가 포함된 상태를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성부가 강화된 브라켓을 예시한다.
도 6은 보강 링이 설치된 탱크에 대한 길이 방향의 절개된 단면 사시도를 예시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트가 설치된 탱크의 정면도 및 측면도를 예시한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 유체(20)의 슬로싱 저감을 위한 베플 플레이트(30)가 탱크(10) 내에 설치되어 있다. 탱크(10)는 유체(20)로서 액화 가스를 저장할 수 있다. 액화 가스는 압축 또는 냉각에 의해 액화되어 있는 상태의 가스로서, 액화 천연 가스(Liquidified Natural Gas; LNG), 액화 석유 가스(Liquidified Petrolieum Gas; LPG) 또는 이의 혼합 액화 가스를 포함할 수 있다. 액화 가스는, 고함량의 메탄(methane)과 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane) 및 펜탄(Pentane)과 같은 복수의 중탄화수소를 포함하는 액화 천연 가스일 수 있다. 액화 가스의 액화 온도는 상압에서 극저온일 수 있다. 따라서, 액화 가스의 증발로 인한 증발 가스(BOG: Boil영하Off Gas)의 생성을 방지하기 위하여, 탱크(10)의 내부 온도는 일정한 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 액화 가스는 액체 상태로 유지하기 위하여 액화 온도보다 낮은 영하 180 ℃ 내지 영하 163 ℃로 유지될 수 있다. 이후, 액화 가스를 손쉽게 기화시키기 위하여 탱크(10)는 액화 온도에 가까운 온도로 유지될 수 있다.
탱크(10)는 극저온의 액체 상태의 가스를 보관해야 하므로 극저온에 견딜 수 있는 재질을 포함하는 극저온 액화 저장 탱크를 포함할 수 있다. 극저온에 견될 수 있는 재질은 알루미늄 합금, 니켈 합금 및 스테인레스 합금을 포함할 수 있다. 또한, 탱크(10)는 극저온을 유지할 수 있는 보냉 성능을 가지는 재질을 포함하는 단열부를 포함할 수 있다. 탱크(10)는 상술한 저장 탱크를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 액화 가스를 저장할 수 있다면, 어떠한 저장 탱크라도 포함할 수 있다. 예를 들어, 탱크(10)는 단일 쉘(shell)을 갖는 탱크일 수도 있고, 이중 쉘을 갖는 탱크일 수도 있다. 특히, 이중 쉘은 내부 쉘과 외부 쉘로 나뉠 수 있다. 도 1a 및 도 1b는 내부 쉘(11)과 외부 쉘(15)을 갖는 이중 쉘 구조의 탱크를 예시한 것이다. 내부 쉘(11)은 내측에 액화 가스가 저장되기 위한 공간을 형성하고, 저온으로 저장되는 액화 가스의 온도을 견딜 수 있는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 내부 쉘(11)은 알루미늄, 스테인레스 스틸, 5 내지 9% 의 니켈 강과 같은 저온 특성이 우수한 금속 또는 유리금속 강화 에폭시와 같은 저온용 복합소재로로 이루어지며, 본 실시예에서와 같이 튜브 형태로 이루어지거나, 그 밖의 다면체를 비롯한 여러가지 형상을 가질 수 있다. 또한, 내부 쉘(11)의 제조를 위하여 극저온에 의한 열수축에 응력이 발생되는 것을 감소시키기 위하여 열팽창계수가 작은 금속 또는 소재를 선택할 수 있다. 외부 쉘(15)은 내부 쉘(11)의 내측에서 가해지는 응력(또는 하중)이 전달될 수 있으므로, 내부 쉘(11)의 압력을 견딜 수 있는 강도를 갖는 강 스틸 소재로 제조될 수 있다. 또한, 탱크(10)는 선박에서 독립된 용기 형태일 수도 있지만, 선박 자체의 화물창에 해당하는 멤브레인 형태일 수도 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 베플 플레이트(30)는 유체의 슬로싱 저감을 위한 구조로서, 베플 플레이트 본체(100) 및 브라켓(200)을 포함할 수 있다.베플 플레이트 본체(100)는 탱크(10)의 내부에 설치되어 유체의 흐름을 억제 또는 감속시킨다. 브라켓(200)은 베플 플레이트 본체(100)를 탱크(10)의 내벽(11)에 고정시킨다.
베플 플레이트 본체(100)는 탱크(10)의 폭 방향 단면의 전체 또는 일부를 가리는 형상을 가질 수 있다. 즉, 베플 플레이트 본체(100)는 도 1a의 원통형의 탱크(10) 내부의 단면과 동일한 크기 및 원형의 형상을 가질 수 있다. 베플 플레이트 본체(100)가 탱크 내부의 단면과 동일한 크기의 형상을 가질 경우에는 베플 플레이트 본체(100) 사이에서의 유체 흐름은 차단된다. 다만, 이러한 경우에는 유체의 압력이 베플 플레에트 본체(100)에 그대로 전달될 수 있으므로, 베플 플레이트 본체(100) 및 베플 플레이트 본체(100)을 고정시키는 브라켓(200)의 결합 강도 및 탄성 강도가 우수할 필요가 있다. 한편, 베플 플레이트 본체(100)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 탱크(10)의 폭 방향 단면의 일부만을 가리는 형상을 가질 수도 있다. 베플 플레이트 본체(100)가 탱크(10) 단면의 일부만을 가리는 형상을 가질 경우에, 유체의 흐름 자체를 완전히 차단할 수는 없지만 유체의 유동에 따른 스로싱 현상을 최대한 억제할 수는 있다. 또한, 탱크(10)의 내벽(11)의 단면 크기와 동일한 단면을 갖는 베플 플레이트 본체(100)에 비해, 베플 플레이트 본체(100) 및 브라켓(200)에 가해지는 압력이나 충격이 상대적으로 낮으므로 베플 플레이트 본체(100) 및 브라켓(200)의 균열 또는 파손 가능성이 상대적으로 낮아질 수 있다.
베플 플레이트 본체(100)는 유체의 흐름에 따른 형상의 변형을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 프레임(110)을 포함할 수 있다. 지지 프레임(110)은 플레이트 본체(100)를 지지하기 위하여 양 측면 또는 일 측면에 바(bar)형상의 지지 구조를 가질 수 있다. 지지 프레임(110)이 베플 플레이트 본체(100)에 형성됨으로써, 베플 플레이트 본체(100)가 휘어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
베플 플레이트 본체(100)는 유체가 베플 플레이트 본체(100)를 관통하여 이동할 수 있도록 천공된 적어도 하나 이상의 홀(120)을 포함할 수 있다. 베플 플레이트 본체(100)에 천공되는 복수의 홀(120)은 슬로싱되는 유체가 어느 정도 유동할 수 있도록 함으로써, 플레이트 본체(100)에 과도한 압력이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
베플 플레이트 본체(100)는 탱크(10) 내에 복수개가 설치될 수 있고, 복수개의 베플 플레이트 본체(100)들에 대응하여 각각의 브라켓들(200)이 결합될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 복수의 베플 플레이트 본체들(100A, 100B, 100C)가 탱크(10) 내부에 설치됨으로써, 탱크(10) 전체의 유체 슬로싱을 다중으로 저감할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플 플레이트의 브라켓 확대 단면도이다. 브라켓(200)의 일측은 베플 플레이트 본체(100)와 결합되어 있고, 타측은 탱크(10)에 지지되고 있다. 이를 위해, 브라켓(200)은 결합부(210), 탄성부(220) 및 지지부(230)를 포함할 수 있다.
결합부(210)는 베플 플레이트 본체(100)의 일측 끝단(130A) 또는 타측 끝단(130B)과 결합될 수 있다. 이때, 결합부(210)는 나사 체결 또는 용접 체결에 의해 베플 플레이트 본체(100)의 일측 끝단(130) 또는 타측 끝단(130B)에 결합될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 체결 방식을 예시한다. 도 3a를 참조하면, 결합부(210)는 나사 체결에 의해 베플 플레이트 본체(100)의 일측 끝단(130) 또는 타측 끝단(130B)과 결합할 수 있다. 나사 체결은 수나사(예를 들어, 볼트)와 암나사(예를 들어, 너트)의 결합에 의해 체결되는 구조이다. 베플 플레이트 본체(210)의 끝단(130A, 130B)과 결합부(210)에 수나사를 삽입하기 위한 나사 홀이 천공될 수 있으며, 천공된 나사 홀에 수나사를 삽입하고 암나사로 체결함으로써 베플 플레이트 본체(210)의 끝단(130A, 130B)과 결합부(210)가 결합된다. 또한, 도 3b를 참조하면, 결합부(210)는 용접 체결에 의해 베플 플레이트 본체(100)의 일측 끝단(130) 및 타측 끝단(130B)과 결합할 수 있다. 용접 체결은 베플 플레이트 본체(210)의 끝단(130A, 130B)과 결합부(210)의 접합부에 금속 재료를 가열, 용융시켜서 베플 플레이트 본체(210)의 끝단(130A, 130B)과 결합부(210)를 서로 결합시키는 방식이다.
탄성부(220)는 결합부(210)와 지지부(230) 사이에서 결합부(210)의 탄성 변위를 허용하기 위한 구성요소이다. 유체 슬로싱에 의해 베플 플레이트 본체(100)가 받는 충격이 탄성부(220)에 전달되며, 탄성부(220)는 전달된 충격 및 압력에 의한 에너지를 탄성력으로 응축 및 완화시키는 기능을 수행한다.
탄성부(220)는 적어도 1회 이상의 절곡 부분을 가질 수 있다. 즉, 탄성부(220)는 1회 또는 2회 이상의 절곡 부분을 가질 수 있다. 도 2를 참조하면, 탄성부(220)가 1회의 절곡 부분을 갖는 것을 예시하고 있지만, 절곡 회수는 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 2회 이상 절곡될 수도 있다. 이러한 절곡 부분의 형상은 'U'자형의 형상을 가질 수 있다. 이러한, 'U'자형 절곡 부분의 꼭지점(222)은 그 방향이 탱크(10)의 길이 방향 및 폭 방향 중 어느 하나에 해당할 수 있다. 즉, 절곡 부분의 꼭지점(222)의 방향이 길이 방향으로 향해 있는 경우에 브라켓(200)은 유체의 슬로싱에 따라 탱크(10)의 길이 방향으로 진동하게 된다. 또한, 절곡 부분의 꼭지점(222)의 방향이 폭 방향으로 향해 있는 경우에 브라켓(200)은 유체의 슬로싱에 따라 탱크(10)의 폭 방향으로 진동하게 된다.
탄성부(220)는 절곡 부분에 탄성 부재를 포함할 수 있다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 절곡 부분에 탄성 부재로서 고무 부재(224)가 충전된 상태를 예시한다. 고무 부재(224)는 실리콘 고무(silicone rubber), 우레탄 고무(urethane rubber), 아크릴 고무(acrylic rubber), 플루오로 고무(fluororubber), 스티렌부타디엔고무(styrene butadien rubber:SBR), 폴리클로로프렌 고무(polychloroprene rubber:CR), 니트릴 고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR), 부틸 고무(isoprene-isobutylene rubber:IIR), 부타디엔 고무(butadiene rubber:BR), 이소프렌 고무(isoprene rubber:IR), 에틸렌프로필렌 고무(ethylene propylene rubber:EPR) 및 다황화물계 고무(polysulfide rubber) 등을 포함할 수 있다. 탄성부(220)는 절곡 부분에 고무 부재(224)를 포함함으로써, 탄성부(220)의 탄성력 및 파손방지 기능을 강화할 수 있다.
탄성부(220)는 절곡 부분에 탄성 부재로서 스프링 부재(226)를 포함할 수 있다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라켓의 절곡 부분에 탄성 부재로서 스프링 부재(226)가 충전된 상태를 예시한다. 스프링 부재(226)는 스프링 형상을 갖는 일체의 스프링 부재를 포함하며, 이러한 스프링 부재는 스프링 강의 재질을 가질 수 있다.
탄성부(220)의 굵기는 결합부(210) 및 지지부(230)보다 상대적으로 굵은 굵기를 가질 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성부(220)가 강화된 브라켓(200)을 예시한다. 도 5를 참조하면, 브라켓(200)에서 가장 피로도가 높고 많은 에너지를 전달받는 탄성부(220)의 굵기(d2)가 결합부(210)의 굵기(d1) 및 지지부(230)의 굵기(d3)보다 상대적으로 두껍게 형성됨으로써, 유체의 슬로싱에 따른 탄성부(220)의 균열 및 파손을 방지할 수 있도록 한다.
지지부(230)는 탱크(10)의 내부 쉘(11) 즉 내벽(11)에 지지될 수 있다. 이때, 지지부(230)는 나사 체결 또는 용접 체결에 의해 탱크(10)의 내벽(11)에 지지될 수 있다. 도 3a를 참조하면, 지지부(230)는 나사 체결에 의해 탱크(10)의 내벽(11)에 지지될 수 있다. 지지부(230)와 탱크(10)의 내벽(11)에 수나사를 삽입하기 위한 나사 홀이 천공될 수 있으며, 천공된 나사 홀에 수나사를 삽입하고 암나사로 체결함으로써 지지부(230)가 탱크(10)의 내벽(11)에 지지된다. 또한, 도 3b를 참조하면, 지지부(230)는 용접 체결에 의해 탱크(10)의 내벽(11)에 지지될 수 있다. 지지부(230)와 탱크(10)의 내벽(11)의 접합 부분에 금속 재료를 가열, 용융시켜서 지지부(230)가 탱크(10)의 내벽(11)에 안착되도록 한다. 탱크(10)의 내벽(11)은 강한 압력을 견디기 위한 재질을 사용함에 따라 나사 체결을 위한 나사 홀을 천공하기 용이하지 않을 수도 있으므로, 나사 체결에 비해 용접 체결이 바람직할 수 있다.
전술한 결합부(210)의 결합 방식과 지지부(230)의 지지 방식은 상호 동일한 체결 방식을 사용할 수도 있지만, 도 3c에 도시된 바와 같이, 나사 체결 방식과 용접 체결 방식이 혼용될 수도 있다. 즉, 도 3c에서, 베플 플레이트 본체(100)의 끝단(130A, 130B)과 결합부(210)는 나사 체결에 의해 결합되고, 탱크(10)의 내벽(11)과 지지부(230)는 용접 체결에 의해 지지될 수 있다. 또한, 반대로, 베플 플레이트 본체(100)의 끝단(130A, 130B)과 결합부(210)는 용접 체결에 의해 결합되고, 탱크(10) 내벽(11)과 지지부(230)는 나사 체결에 의해 지지될 수도 있다.
한편, 탱크(10)의 내벽(11) 내에 탱크(10)의 내벽(11)을 보강하기 위한 보강 링이 설치될 수 있다. 도 6은 보강 링이 설치된 탱크(10)에 대한 길이 방향의 절개 단면 사시도를 예시한다. 도 6을 참조하면, 탱크(10)의 내벽(11)에 적어도 하나 이상의 보강 링(13A, 13B, 13C)이 설치된 경우에, 지지부(230)는 보강 링(13A, 13B, 13C)에 의해 지지될 수 있다. 즉, 지지부(230)는 나사 체결 또는 용접 체결에 의해 탱크(10)의 보강 링들(13A, 13B, 13C)에 각각 지지될 수 있다.
브라켓(200)은 복수개가 서로 대향하여 베플 플레이트 본체(100)의 일측 끝단(130A) 및 타측 끝단(130B)에 각각 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 베플 플레이트 본체(100)의 일측 끝단(130A)에는 5개의 브라켓(200)이 각각 결합되어 있고, 베플 플레이트 본체(100)의 타측 끝단(130B)에도 5개의 브라켓(200)이 각각 결합될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 브라켓(200)의 개수는 단지 예시적인 것이다. 따라서, 본원발명에서 브라켓(200)의 개수는 도시된 개수에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 증감될 수 있음은 자명하다.
브라켓(200)의 구성요소로서 결합부(210), 탄성부(220) 및 지지부(230)는 서로 독립된 재질의 구성이 결합된 것일 수도 있고, 단일의 재질로 구성된 부재가 일체화된 것일 수도 있다. 또한, 브라켓(200)의 재질은 탄성 계수가 상대적으로 높은 스테인리스강 및 탄소강 등의 금속 재질을 사용하여 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 베플 플레이트 본체(100)는 탱크(10) 내에 복수개가 설치될 수 있다. 따라서, 도 1b를 참조하면, 복수개의 베플 플레이트 본체들(100A, 100B, 100C)에 대응하여 복수개의 브라켓들이 베플 플레이트 본체(100A, 100B, 100C)에 각각 서로 대향하여 결합될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 베플 플레이트 본체
200: 브라켓
210: 결합부
220: 탄성부
230: 지지부
200: 브라켓
210: 결합부
220: 탄성부
230: 지지부
Claims (22)
- 유체를 저장하는 탱크 내에 설치되는 베플 플레이트(baffle plate)에 있어서,
상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 유체의 흐름을 억제 또는 감속하는 베플 플레이트 본체; 및
상기 베플 플레이트 본체와 결합되는 결합부, 상기 탱크의 내벽에 지지되는 지지부 및 상기 결합부와 상기 지지부 사이에 상기 결합부의 탄성 변위를 허용하기 위한 탄성부를 갖는 브라켓;
을 포함하며,
상기 탄성부는 적어도 1회 이상의 절곡 부분을 가지되 상기 절곡 부분에 탄성 부재를 포함하는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 브라켓은 복수개가 서로 대향하여 상기 베플 플레이트 본체의 일측 경계 부분 및 타측 경계 부분에 각각 결합되어 있는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 브라켓의 재질은 탄성 계수가 상대적으로 높은 스테인리스강 및 탄소강 중 적어도 하나 이상을 포함하는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 브라켓은 상기 결합부, 상기 지지부 및 상기 탄성부가 일체화된 베플 플레이트. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 절곡 부분은 'U'자형의 절곡 형상을 갖는 베플 플레이트. - 청구항 6에 있어서,
상기 'U'자형 절곡 부분의 꼭지점 방향은 상기 탱크의 길이 방향 및 폭 방향 중 어느 하나인 베플 플레이트. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 탄성 부재는 실리콘 고무(silicone rubber), 우레탄 고무(urethane rubber), 아크릴 고무(acrylic rubber), 플루오로 고무(fluororubber), 스티렌부타디엔고무(styrene butadien rubber:SBR), 폴리클로로프렌 고무(polychloroprene rubber:CR), 니트릴 고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR), 부틸 고무(isoprene-isobutylene rubber:IIR), 부타디엔 고무(butadiene rubber:BR), 이소프렌 고무(isoprene rubber:IR), 에틸렌프로필렌 고무(ethylene propylene rubber:EPR) 및 다황화물계 고무(polysulfide rubber) 중 어느 하나의 고무 부재를 포함하는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 탄성 부재는 스프링 부재를 포함하는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 탄성부의 굵기는 상기 결합부 및 상기 지지부보다 상대적으로 굵은 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 결합부 및 상기 지지부 중 적어도 하나 이상은 나사 체결에 의해 상기 베플 플레이트 본체 또는 상기 탱크의 내벽에 결합 또는 지지되는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 결합부 및 상기 지지부 중 적어도 하나 이상은 용접 체결에 의해 상기 베플 플레이트 본체 또는 상기 탱크의 내벽에 결합 또는 지지되는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 결합부 및 상기 지지부는 나사 체결 및 용접 체결의 상호 혼용에 의해 상기 베플 플레이트 본체 및 상기 탱크의 내벽에 결합 또는 지지되는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 베플 플레이트 본체는 상기 유체가 상기 베플 플레이트 본체를 관통하여 이동할 수 있도록 천공된 적어도 하나 이상의 홀을 포함하는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 베플 플레이트 본체는 상기 탱크의 폭 방향 단면의 전체 또는 일부를 가리는 형상을 갖는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 베플 플레이트 본체는 상기 유체의 흐름에 따른 형상의 변형을 방지하기 위한 적어도 하나 이상의 지지 프레임을 포함하는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 베플 플레이트 본체는 상기 탱크 내에 복수개가 설치되어 있고,
상기 복수개의 베플 플레이트 본체들에 대응하여 각각의 브라켓들이 결합되어 있는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 탱크의 상기 내벽 내에 상기 탱크를 보강하기 위한 보강 링이 제공되고,
상기 지지부는 상기 보강 링에 고정되어 상기 탱크의 내벽에 지지되는 베플 플레이트. - 청구항 1에 있어서,
상기 베플 플레이트는 단일 쉘(shell) 및 이중 쉘 중 어느 하나의 탱크에 설치되어 있는 베플 플레이트. - 유체 슬로싱 저감을 위한 청구항 1의 상기 베플 플레이트를 포함하는 탱크.
- 유체 슬로싱 저감을 위한 청구항 1의 상기 베플 플레이트를 포함하는 선박.
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